專利名稱：一種用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于土木工程學(xué)科的結(jié)構(gòu)破損診斷領(lǐng)域，涉及一種用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
鋼屋架結(jié)構(gòu)在許多工業(yè)及民用建筑中廣泛應(yīng)用。由于服役年限的增長(zhǎng)，以及環(huán)境腐蝕、災(zāi)害荷載等的影響，鋼屋架倒塌的事故已時(shí)有發(fā)生，迫切需要對(duì)其損傷狀況作出及時(shí)的診斷，以便于維修加固避免災(zāi)難性的后果發(fā)生。傳統(tǒng)的損傷診斷方法多是可視的局部的實(shí)驗(yàn)方法，如超聲波方法、磁場(chǎng)方法、溫度 場(chǎng)方法等。這些方法一般要求事先大概知道損傷位置且被檢測(cè)部位設(shè)備可以到達(dá)，因此工作量大耗費(fèi)高，且不適用于大型土木工程結(jié)構(gòu)的損傷診斷。利用鋼屋架結(jié)構(gòu)振動(dòng)參數(shù)的變化來(lái)判斷其損傷狀況的方法是目前的一種新技術(shù)。這種技術(shù)通過(guò)采集結(jié)構(gòu)損傷前后的振動(dòng)參數(shù)，并結(jié)合結(jié)構(gòu)的有限元模型來(lái)判斷結(jié)構(gòu)是否發(fā)生損傷，損傷的位置及程度。其中，采集盡可能多的振動(dòng)參數(shù)是上述新診斷技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常，鋼屋架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)參數(shù)包括頻率和振型，頻率的測(cè)量只需要布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)即可進(jìn)行，易于操作且精度很高；而振型的測(cè)量需要在結(jié)構(gòu)上布置大量的測(cè)點(diǎn)并通過(guò)大量的導(dǎo)線和數(shù)據(jù)采集儀器相連，實(shí)施起來(lái)十分困難且測(cè)量精度較低。因此，頻率便成為損傷診斷中最廣泛使用的參數(shù)。但是目前工程實(shí)踐的現(xiàn)有技術(shù)中，只能采集到少數(shù)幾個(gè)低階頻率參數(shù)，很多情況下不能滿足鋼屋架結(jié)構(gòu)損傷診斷的需要。有鑒于此，本發(fā)明人結(jié)合從事鋼屋架結(jié)構(gòu)領(lǐng)域研究工作多年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)上述技術(shù)領(lǐng)域的缺陷進(jìn)行長(zhǎng)期研究，本案由此產(chǎn)生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器，易于操作、便于攜帶，且檢測(cè)的準(zhǔn)確性較高，便于多點(diǎn)采集。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器，包括一可對(duì)稱固定夾持鋼屋架節(jié)點(diǎn)并可拆卸的附加質(zhì)量塊，以及可測(cè)量附加質(zhì)量后鋼屋架振動(dòng)的低階固有頻率的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述附加質(zhì)量塊包括兩塊完全相同的正方形鐵板，鐵板的尺寸根據(jù)鋼屋架節(jié)點(diǎn)的大小而定，兩塊鐵板對(duì)稱將鋼屋架節(jié)點(diǎn)夾在中間并通過(guò)四角處4顆相同的安裝螺絲加以固定，兩塊鐵板和4顆安裝螺絲共同構(gòu)成附加質(zhì)量塊。從而操作方便，附加質(zhì)量塊能重復(fù)使用，設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)施成本低，且不影響鋼屋架的正常工作，利于方便、準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)等。所述的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)線傳感器和一臺(tái)無(wú)線動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，傳感器固定安裝于附加質(zhì)量塊中的一塊正方形鐵板中心位置。[0012]應(yīng)用本技術(shù)方案采集鋼屋架振動(dòng)的低階頻率過(guò)程如下首先任意選取鋼屋架中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)并將上述附加質(zhì)量塊安裝于該節(jié)點(diǎn)上，測(cè)量出此時(shí)鋼屋架振動(dòng)的低階頻率；然后更換附加質(zhì)量塊的安裝位置(即另外選取其它節(jié)點(diǎn)將附加質(zhì)量塊安裝其上)，并測(cè)量出新的安裝位置所對(duì)應(yīng)的鋼屋架振動(dòng)低階頻率；重復(fù)上述過(guò)程，直到測(cè)量出足夠數(shù)目的頻率信息為止。本技術(shù)方案能夠獲得更多頻率信息的原理在于安裝附加質(zhì)量塊后鋼屋架的振動(dòng)特性將發(fā)生明顯改變，且不同的安裝位置將會(huì)引起不同的振動(dòng)特性改變。沒(méi)有安裝附加質(zhì)量的鋼屋架，其振動(dòng)頻率 數(shù)目是一個(gè)確定值。而安裝了附加質(zhì)量塊的鋼屋架，附加質(zhì)量塊的安裝位置每更換一次，都可以測(cè)量獲得和未安裝附加質(zhì)量鋼屋架同樣數(shù)目的頻率參數(shù)。因此，隨著附加質(zhì)量塊安裝位置的變化，測(cè)量所得的頻率數(shù)目將會(huì)成倍增長(zhǎng)，直到滿足損傷診斷所需要的頻率數(shù)目為止。本實(shí)用新型的有益成果為第一，本技術(shù)方案采用安裝拆卸方便的附加質(zhì)量塊，可與節(jié)點(diǎn)固定緊密，且不改變結(jié)構(gòu)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；第二，本技術(shù)方案中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其無(wú)線傳感器固定安裝于附加質(zhì)量塊中的一塊鐵板上，避免了已有技術(shù)中需要將傳感器安裝于工程結(jié)構(gòu)上的缺陷，容易實(shí)施，且可多次重復(fù)使用于不同的鋼屋架結(jié)構(gòu)中；第三，通過(guò)變換附加質(zhì)量塊的安裝位置，可方便地獲得足夠多的頻率信息以滿足損傷診斷的需要，克服了現(xiàn)有方法頻率信息量不足的缺陷；第四，本技術(shù)方案具有操作方便，附加質(zhì)量塊和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能重復(fù)使用；第五，本技術(shù)方案的設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)施成本低，且不影響鋼屋架的正常工作；第六，采用本技術(shù)方案能夠方便的獲得足夠多的頻率信息來(lái)滿足損傷診斷的需要，從而使損傷診斷的準(zhǔn)確性較高。為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖I是本實(shí)用新型的附加質(zhì)量塊和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖。其中圖中I是正方形鐵板；2是安裝螺絲；1和2共同組成附加質(zhì)量塊；3是無(wú)線傳感器；4是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀；5是鋼屋架節(jié)點(diǎn)；6是鋼屋架桿件。圖2是一個(gè)待檢測(cè)的平面鋼屋架模型，其中圖中1-12為鋼屋架節(jié)點(diǎn)、(I)- (23)為鋼屋架桿件。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施進(jìn)一步詳細(xì)的描述。如圖I所示，圖I為采用本實(shí)用新型的一種用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器對(duì)鋼屋架進(jìn)行頻率測(cè)量的示意圖。所述的附加質(zhì)量塊包括兩塊相同的正方形鐵板I和4顆相同的安裝螺絲2，安裝時(shí)兩塊鐵板對(duì)稱將鋼屋架節(jié)點(diǎn)夾在中間，用4顆安裝螺絲固定。兩塊鐵板和4顆安裝螺絲共同構(gòu)成附加質(zhì)量塊。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)線傳感器一臺(tái)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀器，傳感器固定安裝于附加質(zhì)量塊中的一塊正方形鐵板中心位置。從而數(shù)據(jù)采集更加方便、準(zhǔn)確，而成本低廉，且又不影響鋼屋架的正常工作；其無(wú)線傳感器固定安裝于附加質(zhì)量塊中的一塊鐵板上，避免了已有技術(shù)中需要將傳感器安裝于工程結(jié)構(gòu)上的缺陷，容易實(shí)施，且可多次重復(fù)使用于不同的鋼屋架結(jié)構(gòu)中。[0019]本實(shí)施例中附加質(zhì)量塊的正方形鐵板I的邊長(zhǎng)為500mm，厚度為20mm，所述的鐵板四角處開(kāi)設(shè)有4個(gè)安裝孔，所述的安裝孔為螺紋孔，均為直徑16mm的圓孔。所述的安裝螺絲2為圓柱形，長(zhǎng)500mm，直徑為16mm。從而操作方便，附加質(zhì)量塊能重復(fù)使用，設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)施成本低，且不影響鋼屋架的正常工作，利于方便、準(zhǔn)確的采集數(shù)據(jù)等。傳感器3采用無(wú)線加速度傳感器，粘貼安裝于正方形鐵板I上。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀4采用無(wú)線動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，能夠輸出振動(dòng)頻率信息。該設(shè)備可從市場(chǎng)上購(gòu)買。圖2是一個(gè)待檢測(cè)的平面鋼屋架模型，該結(jié)構(gòu)基本參數(shù)為彈性模量S= 200σΡβ ,密度P = 7.Sxl03rg/ 3,每根桿件長(zhǎng)度I 二 2m，桿件橫截面為正方形，橫截面面積2= OMm2。采用圖I所示的頻率檢測(cè)器對(duì)圖2所示的平面鋼屋架進(jìn)行頻率檢測(cè)的步驟如下首先，在圖2鋼屋架的節(jié)點(diǎn)2上安裝可拆卸的附加質(zhì)量塊(1+2);其次，利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)(3+4)測(cè)量附加質(zhì)量后鋼屋架振動(dòng)的低階固有頻率；第三，拆除附加質(zhì)量塊，將其安裝于鋼屋架的節(jié)點(diǎn)3處，繼續(xù)利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)量附加質(zhì)量后鋼屋架的振動(dòng)頻率;第四，重復(fù)以上過(guò)程，直到獲得足夠多的能夠滿足損傷診斷要求的頻率信息為止。采用本技術(shù)方案，還具有如下優(yōu)點(diǎn)首先，本技術(shù)方案采用安裝拆卸方便的附加質(zhì)量塊，可與節(jié)點(diǎn)固定緊密，且不改變結(jié)構(gòu)模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；其次，本技術(shù)方案具有操作方便，附加質(zhì)量塊能重復(fù)使用，設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)施成本低，且不影響鋼屋架的正常工作等優(yōu)點(diǎn)；第三，通過(guò)變換附加質(zhì)量塊的安裝位置，可方便地獲得足夠多的頻率信息以滿足損傷診斷的需要，克服了現(xiàn)有方法頻率信息量不足的缺陷；第四，本技術(shù)方案具有操作方便，附加質(zhì)量塊和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能重復(fù)使用；第五，本技術(shù)方案的設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)施成本低，且不影響鋼屋架的正常工作；第六，采用本技術(shù)方案能夠方便的獲得足夠多的頻率信息來(lái)滿足損傷診斷的需要，從而使損傷診斷的準(zhǔn)確性較高。以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，并非對(duì)本案設(shè)計(jì)的限制，凡依本案的設(shè)計(jì)關(guān)鍵所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器，其特征在于包括一可對(duì)稱固定夾持鋼屋架節(jié)點(diǎn)并可拆卸的附加質(zhì)量塊，以及可測(cè)量附加質(zhì)量后鋼屋架振動(dòng)的低階固有頻率的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述附加質(zhì)量塊包括兩塊完全相同的正方形鐵板，鐵板的尺寸根據(jù)鋼屋架節(jié)點(diǎn)的大小而定，兩塊鐵板對(duì)稱將鋼屋架節(jié)點(diǎn)夾在中間并通過(guò)四角處4顆相同的安裝螺絲加以固定，兩塊鐵板和4顆安裝螺絲共同構(gòu)成附加質(zhì)量塊；所述的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括一個(gè)無(wú)線傳感器和一臺(tái)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀器，傳感器固定安裝于附加質(zhì)量塊中的一塊正方形鐵板中心位置。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于鋼屋架損傷診斷的頻率檢測(cè)器，包括一可對(duì)稱固定夾持鋼屋架節(jié)點(diǎn)并可拆卸的附加質(zhì)量塊，以及可測(cè)量附加質(zhì)量后鋼屋架振動(dòng)的低階固有頻率的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本技術(shù)方案具有操作方便，附加質(zhì)量塊能重復(fù)使用，設(shè)備簡(jiǎn)單實(shí)施成本低，且不影響鋼屋架的正常工作等優(yōu)點(diǎn)，能夠獲得足夠多的頻率信息來(lái)滿足損傷診斷的需要。
文檔編號(hào)G01N29/22GK202562894SQ20122020938
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者楊秋偉, 孫斌祥, 楊麗君 申請(qǐng)人:紹興文理學(xué)院